Green Fluorescent Proteine (GFP)

von Ralf Neumann (Laborjournal-Ausgabe 04, 1996)

Plinius der Ältere wußte nicht, daß er über Green Fluorescent Proteine (GFP) schrieb, als er vom hellen Leuchten der Meeresquallen in der Bucht von Neapel schwärmte. immerhin aber sinnierte er schon über mögliche Anwendungen des grünglühenden Quallenschleims: abkratzen wollte er ihn und damit Dinge dekorativ leuchtend überziehen. Doch bevor Plinius kratzen konnte, explodierte der Vesuv und begrub ihn und seine frühe biotechnische Idee unter heißer Asche.

Ähnliches blieb gottseidank aus, als Douglas Prasher und seine Leute 1992 das GFP-Gen aus der Qualle Aequora victoria klonierten. Zwei Jahre später setzten sie erstmals GFP als fluoreszierendes Reportergen ein und traten damit eine Lawine los, die man schwerlich als Katastrophe bezeichnen kann: Kaum ein Institut, in dem heute nicht in irgendwelchen Kühlschränken GFP-Sequenzen auf ihren leuchtenden Einsatz warten. Die Eigenschaften des GFP erwiesen sich als so günstig, daß den Bioforschern jede Menge Anwendungen einfielen. GFP absorbiert Blau und UV (470 bzw. 395nm) und emittiert grünes Licht (509nm). In der Qualle sorgt das Protein Aequorin, das bei Ca²⁺-Bindung blau aufleuchtet, für die Anregung. Doch es geht auch ohne dieses Photoprotein. Direkt mit Blaulicht angeregt leuchtet reines GFP ganz von selbst. Nicht einmal Co-Faktoren braucht es, da die GFP-Sequenz den Chromophor gleich mitliefert: Das Tripeptid Ser-Tyr-Gly wird posttranslational zyklisiert und sorgt als zungenbrecherisches p-Hydroxybenzylidenimidazolinon für die spektralen Eigenschaften des GFP Idealerweise machen dies nicht nur Quallenzellen, und so leuchtet GFP mittlerweile überall, wo Bioforscher es mögen: in E-Coli, Fruchtfliege, Krallenfrosch, Tabak oder Zebrafisch, selbst in Maus- und kultivierten Menschenzellen.

Einzigartig ist jedoch, daß man GFP stabil an Proteine fusionieren kann, ohne deren Funktion zu stören. GFP bietet somit völlig neue Möglichkeiten, das räumliche und zeitliche Schicksal von Proteinen in lebenden Zellen und Organismen zu verfolgen. Allerdings sollten es schon eine Million Moleküle pro Zelle sein, um schöne Signale zu sehen.

Damit aber nicht genug: Die Gruppe um Roger Tsien hat GFP gezielt mutiert, so daß einige Varianten in anderen Farben strahlen. Mit ihnen sollte es möglich sein, gleich mehrere Proteine im selben Organismus spezifisch zu markieren und zu beobachten. Sogar "blaue" GFPs sind ihnen geglückt, die durch ihre Emission wiederum "grünes" GFP anregen können. Damit, so Tsien, könne man dynamische Protein-Protein-Interaktionen sichtbar machen: Der Forscher fusioniert an Protein A ein "blaues" und an Protein B ein "grünes" GFP Dann regt er mit 360nm an. Wird blaues Licht emittiert, befindet sich an dieser Stelle Protein A alleine, wird aber grünes Licht emittiert, sind Protein A und B sich nahe.

Schnell fanden Laborspürnasen also heraus, wofür und wie gut sie GFP brauchen können. Nur wozu Quallen GFP eigentlich brauchen, weiß bislang niemand.

Reviews:

T. Stearns (1995), Current Biology 5(3): 262-264
A.B. Cubitt et al. (1995) TIBS 20: 448-455


Letzte Änderungen: 19.10.2004